CN108669404B - 一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备及配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备及配置方法，包括储料容器、配料机构、纯水容器、出料管路，出料管路包括设于进料端处的第一切换阀和设于出料端处的第二切换阀；第一切换阀用于连通纯水容器与进料端或用于连通储料容器与进料端；第二切换阀用于连通出料端与纯水容器或用于连通出料端与储料容器；配料机构包括与储料容器连通的配料容器、进液体管路、设于进液体管路上的流量计、进颗粒管路、液位传感器；液位传感器用于判断进入配料容器中的颗粒是否将配料容器中的液面上升至设定高度。本发明降低了含颗粒液体饮料的配置成本；后端灌装设备出现问题时，保证系统无菌环境的同时避免了含颗粒液体饮料由于过度重复杀菌引起的破损问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备及配置方法。
背景技术
目前国内以及东南亚市场含颗粒的饮品开始兴起，例如含有椰果颗粒的椰奶饮品、含有果肉粒的果汁饮品、含有谷物颗粒的谷物饮品，这些含有颗粒的液体类产品营养丰富，越来越受到消费者的青睐。
但是含颗粒液体饮料在配置过程中，需要用到昂贵的颗粒流量计，生产成本较高。同时，颗粒在杀菌过程中，由于颗粒的中心温度难以达标，无法保证颗粒的杀菌彻底。最后，当后端灌装设备出现问题时，由于UHT不能停机等候，一旦停机系统就要重新进行CIP/SIP工艺，大大提高生产成本和时间，为了保证设备中的无菌环境，含颗粒饮料需要在设备中循环杀菌，在杀菌过程中，由于颗粒易破损的特殊性，颗粒产品过度重复杀菌会引起颗粒产品的破损，大大降低饮品的口感。
发明内容
本发明的目的是提供一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备及配置方法，降低了含颗粒液体饮料的配置成本；能够有效的保证颗粒杀菌彻底；后端灌装设备出现问题时，用纯水容器中的纯水直接置换系统中的含颗粒液体饮料，同时将系统中的含颗粒液体饮料顶入储料容器中暂存，利用纯水代替含颗粒液体饮料循环杀菌，保证系统无菌环境的同时避免了含颗粒液体饮料由于过度重复杀菌引起的破损问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，包括储料容器、与所述储料容器连通的配料机构、纯水容器、分别与所述储料容器和所述纯水容器连通出料管路、连通在所述出料管路上的升温机构、杀菌机构、降温机构，所述出料管路中的介质依次流入所述升温机构、所述杀菌机构、所述降温机构，最后流入灌装设备或回流至所述储料容器或回流至所述纯水容器，所述出料管路包括设于进料端处的第一切换阀和设于出料端处的第二切换阀；
所述第一切换阀，用于连通所述纯水容器与所述进料端或用于连通所述储料容器与所述进料端；
所述第二切换阀，用于连通所述出料端与所述纯水容器或用于连通所述出料端与所述储料容器；
所述配料机构包括与所述储料容器连通的配料容器、连通在所述配料容器上的进液体管路、设于所述进液体管路上的流量计、连通在所述配料容器上的进颗粒管路、设于所述配料容器中的液位传感器；所述液位传感器，用于判断进入所述配料容器中的颗粒是否将所述配料容器中的液面上升至设定高度。
优选地，所述第一切换阀具有第一连通状态和第二连通状态，所述第一切换阀切换为所述第一连通状态时，所述纯水容器与所述进料端连通，所述储料容器与所述进料端断开；所述第一切换阀切换为所述第二连通状态时，所述纯水容器与所述进料端断开，所述储料容器与所述进料端连通；
所述第二切换阀具有第三连通状态和第四连通状态：所述第二切换阀切换为所述第三连通状态时，所述出料端与所述纯水容器连通，所述出料端与所述储料容器断开；所述第二切换阀切换为所述第四连通状态时，所述出料端与所述储料容器连通，所述出料端与所述纯水容器断开。
优选地，所述升温机构包括依次连通的预热换热管和预热保温管；所述杀菌机构包括依次连通的杀菌换热管和杀菌保温管；所述降温机构包括依次连通的降温换热管和出口冷却换热管。
更优选地，所述设备还包括换热机构，所述换热机构包括热水容器、与所述热水容器连通的出热水管路、蒸汽换热管，所述出热水管路依次经过所述降温换热管、所述蒸汽换热管、所述杀菌换热管，之后分两路分别经过所述预热换热管和进入所述热水容器中。
更进一步优选地，所述换热机构还包括设于所述杀菌换热管的出口端的第一温度传感器、用于控制进入所述蒸汽换热管的蒸汽流量的第一控制器，所述第一温度传感器，用于发送第一温度信号给所述第一控制器，所述第一控制器，用于根据所述第一温度信号控制所述蒸汽的流量。
更进一步优选地，所述换热机构还包括设于所述预热保温管的出口端的第二温度传感器、用于控制进入所述热水容器中的热水流量的第二控制器，所述第二温度传感器，用于发送第二温度信号给所述第二控制器，所述第二控制器，用于根据所述第二温度信号控制所述热水的流量。
更进一步优选地，所述换热机构还包括与所述出口冷却换热管进行换热的冷却水管路。
优选地，所述第二切换阀和所述纯水容器之间设有排放阀，所述排放阀上连通有回收阀。
优选地，所述第一切换阀和所述纯水容器之间设有水顶阀。
一种含颗粒液体饮料的配置方法，在配料容器中，定义液体介质达到设定体积时的液位为设定液位，首先向所述配料容器中通入液体，通入的液体体积根据颗粒液体饮料中液体与颗粒的体积配比以及所述设定体积计算得出，通过流量计计量通入所述配料容器中的液体的量，接着向所述配料容器中通入颗粒，直至所述配料容器中的液位上升至所述设定液位。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备及配置方法，降低了含颗粒液体饮料的配置成本；能够有效的保证颗粒杀菌彻底；后端灌装设备出现问题时，用纯水容器中的纯水直接置换系统中的含颗粒液体饮料，同时将系统中的含颗粒液体饮料顶入储料容器中暂存，利用纯水代替含颗粒液体饮料循环杀菌，保证系统无菌环境的同时避免了含颗粒液体饮料由于过度重复杀菌引起的破损问题。
附图说明
附图1为本发明装置的结构示意图。
其中：1、储料容器；2、纯水容器；3、出料管路；4、第一切换阀；5、第二切换阀；6、配料容器；7、进液体管路；8、流量计；9、进颗粒管路；10、液位传感器；11、预热换热管；12、预热保温管；13、杀菌换热管；14、杀菌保温管；15、降温换热管；16、出口冷却换热管；17、热水容器；18、出热水管路；19、蒸汽换热管；20、第一温度传感器；21、第一控制器；22、第二温度传感器；23、第二控制器；24、冷却水管路；25、排放阀；26、回收阀；27、水顶阀；28、输送泵；29、灌装设备。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1所示，上述一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，包括储料容器1、与储料容器1连通的配料机构。配料机构包括与储料容器1连通的配料容器6、连通在配料容器6上的进液体管路7、设于进液体管路7上的流量计8、连通在配料容器6上的进颗粒管路9、设于配料容器6中的液位传感器10；液位传感器10用于判断进入配料容器6中的颗粒是否将配料容器6中的液面上升至设定高度。
在本实施例中，在配料容器6中定义液体介质达到100L时的液位为设定液位，在需要配置的含颗粒液体饮料中，颗粒与液体的体积比为3:7。首先向配料容器6中通入70L液体，通过流量计8计量通入配料容器6中的液体的量，接着向配料容器6中通入颗粒，直至配料容器6中的液位上升至设定液位。收到液位传感器10反馈的液位信号后，停止颗粒的通入。这种通过体积比例配合液位的配置方法，操作简单容易控制，能省去常规颗粒设备在线添加时，所用到的较为昂贵的颗粒流量计8，降低含颗粒液体饮料的配置成本；同时这种配置方法可以实现不同浓度颗粒产品的任意配置。
上述一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备还包括纯水容器2、分别与储料容器1和纯水容器2连通出料管路3，出料管路3中的介质依次流入升温机构、杀菌机构、降温机构，最后流入灌装设备29或回流至储料容器1或回流至纯水容器2。出料管路3包括进料端、出料端、设于进料端处的第一切换阀4、设于出料端处的第二切换阀5。第一切换阀4，用于连通纯水容器2与进料端或用于连通储料容器1与进料端；第二切换阀5，用于连通出料端与纯水容器2或用于连通出料端与储料容器1。
在本实施例中，第二切换阀5和纯水容器2之间设有排放阀25，排放阀25上连通有回收阀26；第一切换阀4和纯水容器2之间设有水顶阀27。
在本实施例中，第一切换阀4具有第一连通状态和第二连通状态，第一切换阀4切换为第一连通状态时，纯水容器2与进料端连通，储料容器1与进料端断开；第一切换阀4切换为第二连通状态时，纯水容器2与进料端断开，储料容器1与进料端连通；第二切换阀5具有第三连通状态和第四连通状态：第二切换阀5切换为第三连通状态时，出料端与纯水容器2连通，出料端与储料容器1断开；第二切换阀5切换为第四连通状态时，出料端与储料容器1连通，出料端与纯水容器2断开。
通过这个设置，系统未灌装时，纯水在系统中循环，使系统保持无菌状态，此时，水顶阀27打开，第一切换阀4切换为第一连通状态，第二切换阀5切换为第三连通状态；系统灌装时，纯水不进入系统中，含颗粒液体饮料进入系统中，此时，水顶阀27关闭，第一切换阀4切换为第二连通状态，含颗粒液体饮料进入灌装设备29中；后端灌装设备29出现故障时，需要使系统中的含颗粒液体饮料回流至储料容器1中，含颗粒液体饮料在系统中循环杀菌，此时，第一切换阀4保持第二连通状态，第二切换阀5切换为第四连通状态；当系统中的含颗粒液体饮料的循环杀菌时间达到上限时，先打开水顶阀27，再将第一切换阀4切换为第一连通状态，第二切换阀5保持第四连通状态，通过纯水将系统中的含颗粒液体饮料顶入储料容器1中，接着第二切换阀5切换为第三连通状态，使纯水进入纯水容器2中，纯水在系统中循环，后端稀释残料通过排放阀25进行排放，也可以通过回收阀26进行回收再调配。
在UHT生产工艺中，生产前后的料顶水和水顶料排放工艺非常常见，但在顶料过程中，要保证储料容器1中的物料不能全部被后端的输送泵28吸走，否则会引起泵抽空导致UHT无菌环境破坏等风险出现。一般有经验的调试工程师会将储料容器1设置一个最低保护液位，一旦低于此保护液位才开始顶液工艺，但往往在储料容器1中设置的保护液位又成了产品混合损耗的一部分。通过上述结构的设置，在水顶料环节中，能够将系统中的物料通过纯水顶回储料容器1中，避免了物料的浪费。
升温机构包括依次连通的预热换热管11和预热保温管12；杀菌机构包括依次连通的杀菌换热管13和杀菌保温管14；降温机构包括依次连通的降温换热管15和出口冷却换热管16。出料管路3依次经过预热换热管11、预热保温管12、杀菌换热管13、杀菌保温管14、降温换热管15、出口冷却换热管16。含颗粒液体饮料产品灭菌的主要问题是颗粒中心温度不能达到相应的灭菌要求，本发明采用分梯段式升温方式，根据产品特性设置不同的预热换热管11进行预升温，例如110℃，产品达到此温度后进入预热保温管12，保温特定时间后检测预热保温管12的进出口温度，例如10s、20s、30s，保温时间等根据产品传热特性决定，校验进出口温度偏差值进行系统调温，然后产品再进入后续杀菌换热管13和杀菌保温管14进行最终控温杀菌，这样能有效保证产品颗粒中心温度达到灭菌要求，使灭菌更为彻底。
上述一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备还包括换热机构，换热机构包括热水容器17、与热水容器17连通的出热水管路18、蒸汽换热管19，出热水管路18依次经过降温换热管15、蒸汽换热管19、杀菌换热管13，之后分两路分别经过预热换热管11和进入热水容器17中。通过这个设置，出热水管路18中的低温热水先与降温换热管15的产品交换热量升温，再与蒸汽换热管19中的蒸汽交换热量升温，接着与杀菌换热管13中的产品交换热量降温，之后分两路，一路与预热换热管11中的产品交换热量降温，另一路则直接进入热水容器17中。通过这个结构能够回收降温换热管15中的产品的热能。
在本实施例中，换热机构还包括设于杀菌换热管13的出口端的第一温度传感器20、用于控制进入蒸汽换热管19的蒸汽流量的第一控制器21，第一温度传感器20用于发送第一温度信号给第一控制器21，第一控制器21用于根据第一温度信号控制蒸汽的流量。当第一温度信号反馈的实时温度小于设定温度时，第一控制器21控制蒸汽的流量加大；当第一温度信号反馈的实时温度大于设定温度时，第一控制器21控制蒸汽的流量减小。
在本实施例中，换热机构还包括设于预热保温管12的出口端的第二温度传感器22、用于控制进入热水容器17中的热水流量的第二控制器23，第二温度传感器22用于发送第二温度信号给第二控制器23，第二控制器23用于根据第二温度信号控制热水的流量。当第二温度信号反馈的实时温度小于设定温度时，第二控制器23控制直接进入热水容器17中热水的流量减小，使得与预热换热管11中产品交换热量的热水的流量加大；当第二温度信号反馈的实时温度大于设定温度时，第二控制器23控制直接进入热水容器17中热水的流量加大，使得与预热换热管11中产品交换热量的热水的流量减小。
换热机构还包括与出口冷却换热管16进行换热的冷却水管路24，通过这个设置，对产品进行最终降温后送入灌装设备29中，同时还进一步交换了产品中的热量，使热量得到回收利用。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，其特征在于：包括储料容器、与所述储料容器连通的配料机构、纯水容器、分别与所述储料容器和所述纯水容器连通出料管路、连通在所述出料管路上的升温机构、杀菌机构、降温机构，所述出料管路中的介质依次流入所述升温机构、所述杀菌机构、所述降温机构，最后流入灌装设备或回流至所述储料容器或回流至所述纯水容器，所述出料管路包括设于进料端处的第一切换阀和设于出料端处的第二切换阀；所述第一切换阀，用于连通所述纯水容器与所述进料端或用于连通所述储料容器与所述进料端；
所述第二切换阀，用于连通所述出料端与所述纯水容器或用于连通所述出料端与所述储料容器；
所述配料机构包括与所述储料容器连通的配料容器、连通在所述配料容器上的进液体管路、设于所述进液体管路上的流量计、连通在所述配料容器上的进颗粒管路、设于所述配料容器中的液位传感器；所述液位传感器，用于判断进入所述配料容器中的颗粒是否将所述配料容器中的液面上升至设定高度；
所述第一切换阀具有第一连通状态和第二连通状态，所述第一切换阀切换为所述第一连通状态时，所述纯水容器与所述进料端连通，所述储料容器与所述进料端断开；所述第一切换阀切换为所述第二连通状态时，所述纯水容器与所述进料端断开，所述储料容器与所述进料端连通；
所述第二切换阀具有第三连通状态和第四连通状态：所述第二切换阀切换为所述第三连通状态时，所述出料端与所述纯水容器连通，所述出料端与所述储料容器断开；所述第二切换阀切换为所述第四连通状态时，所述出料端与所述储料容器连通，所述出料端与所述纯水容器断开；
所述升温机构包括依次连通的预热换热管和预热保温管；所述杀菌机构包括依次连通的杀菌换热管和杀菌保温管；所述降温机构包括依次连通的降温换热管和出口冷却换热管。
2.根据权利要求1所述的一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，其特征在于：所述设备还包括换热机构，所述换热机构包括热水容器、与所述热水容器连通的出热水管路、蒸汽换热管，所述出热水管路依次经过所述降温换热管、所述蒸汽换热管、所述杀菌换热管，之后分两路分别经过所述预热换热管和进入所述热水容器中。
3.根据权利要求2所述的一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，其特征在于：所述换热机构还包括设于所述杀菌换热管的出口端的第一温度传感器、用于控制进入所述蒸汽换热管的蒸汽流量的第一控制器，所述第一温度传感器，用于发送第一温度信号给所述第一控制器，所述第一控制器，用于根据所述第一温度信号控制所述蒸汽的流量。
4.根据权利要求2所述的一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，其特征在于：所述换热机构还包括设于所述预热保温管的出口端的第二温度传感器、用于控制进入所述热水容器中的热水流量的第二控制器，所述第二温度传感器，用于发送第二温度信号给所述第二控制器，所述第二控制器，用于根据所述第二温度信号控制所述热水的流量。
5.根据权利要求2所述的一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，其特征在于：所述换热机构还包括与所述出口冷却换热管进行换热的冷却水管路。
6.根据权利要求1所述的一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，其特征在于：所述第二切换阀和所述纯水容器之间设有排放阀，所述排放阀上连通有回收阀。
7.根据权利要求1所述的一种含颗粒液体饮料的配置杀菌设备，其特征在于：所述第一切换阀和所述纯水容器之间设有水顶阀。
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